高中物理第1章静电与静电场第2节电荷间的相互作用学案鲁科版选修11word格式

第 2 节电荷间的互相作用
学习目标知识脉络
1.知道点电荷，知道点电荷
是一种理想化模型． ( 难点 )
2.知道验电器的构造和工作
原理．
3.认识电荷间的互相作用规律，
掌握库仑定律，会利用库仑定
律计算真空中静止的两
点电荷间的互相作用力． ( 要
点 )
点电荷电荷量及其检验
[先填空 ]
1．电荷量
(1)定义：物体所带电荷的多少．
(2)单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号是 C. 2．点
电荷
(1)定义：用来取代带电体的只有电荷量没有大小的几何点．
(2)意义：是一种理想化的模型．
(3)视为点电荷的条件：两个带电体之间的距离比它们自己的尺度大得多．
3．电荷量的检验
(1)验电器用途：检验物体能否带电，并能大概判断所带电荷量的多少．
(2)验电器构造：一根一端装有圆滑金属球的金属杆经过橡胶塞插入玻璃瓶内，在杆的下端连上两片金属箔，如图1-2- 1 所示．
图 1-2-1
(3)验电器原理：当带电体接触金属球时，带电体上的电荷转移到金属球上，此后传
到金属箔上，使金属箔也带同种性质的电荷．因为同性电荷相斥，使两片金属箔互相推开，张开必然的角度．金属箔张开角度的大小，反响了带电体所带电荷的多少．
[再判断 ]
1．体积很小的带电体都能看作点电荷．( ×)
2．带电体之间的互相作用力与电荷量的多罕有亲近关系．( √ )
3．带电体接触验电器的金属球时，使金属球和金属箔带异种电荷．( ×)
4．带电体凑近验电器的金属球时，使金属球和金属箔带同种电荷．( ×)
[后思虑 ]
现实生活中能否存在点电荷？
【提示】不存在．
1．点电荷
点电荷是没有大小和形状，且拥有电荷量的理想化模型．实质其实不存在，它但是为了研究问题方便而人为抽象出来的．
2．带电体视为点电荷的条件
带电体间的距离比它们自己尺度的大小大得多，以致带电体的形状和大小对互相作用力
的影响可以忽视不计，这样的带电体就可以视为点电荷．忽视形状、大小等次要要素，
只保留对问题起要点作用的电荷量，这样的办搭理使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，所以物理学上常常用到此方法．
一个带电体能否看作点电荷，是相关于详尽问题而言的，不可以单凭其大小和形状确立．1．关于点电荷的以下说法中正确的选项是()
A．点电荷就是体积足够小的电荷
B．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体
C．体积大的带电体必然不可以看作点电荷
D．当两个带电体的形状对它们之间互相作用力的影响可忽视时，这两个带电体可看
成点电荷
【解析】带电体能否看作点电荷，不可以以体积大小，带电荷量多少而论．只要在测
量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等要素的影响可以忽视，即可视为点电荷．故
D正确．
【答案】 D
2．以下关于点电荷的说法，正确的选项是 ( )
A．点电荷必然是电量很小的电荷B．点电荷是一
种理想化模型，实质其实不存在C．只有体积很
小的带电体，才能作为点电荷
D．体积很大的带电体必然不可以看作点电荷
【解析】点电荷是一种理想化模型，实质不存在，带电体能否看做点电荷，其实不是
由带电体的大小及带电量大小决定，而是看其形状和大小对所研究的问题的结果的影响是
否可以忽视，故 B 正确．
【答案】B
3．关于点电荷，以下表述正确的选项是()
【导学号： 18152010】A．任何带电体都能看作点电荷
B．点电荷是实质带电体的理想化模型
C．只有带电量很小的带电体才能看作点电荷
D．只有质量很小的带电体才能看作点电荷
【解析】带电体能否被看做点电荷，决定于带电体的大小、形状、电荷量分布等对
所研究问题的影响能否可以忽视不计．其实不是体积小的就可以视为点电荷，而体积大的就不
可以视为点电荷，在研究的问题里面，只要形状、体积等要素的影响可以忽视就可以视为点电荷．应选项 B 正确．
【答案】B
突出主要要素，忽视次要要素，建立理想化的物理模型，来简化研究的问题，是物理
学中常用的研究方法.
库仑定律
[先填空 ]
1．内容：在真空中两个静止的点电荷间互相作用的库仑力跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上．
2．合用条件：合用于真空中静止的两个点电荷．对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律．
q1q2
3．公式：F电＝k r2，k称为静电力常量．
4．静电力常量：k＝9.0 ×10922 _N·m/C .
[再判断 ]
1．两个带电小球即便相距特别近，也能用库仑定律计算库仑力的大小．( ×) 2．库仑定律可合用于任何两带电体之间的互相作用．( ×)
3．互相作用的两个点电荷，不论它们的电荷量能否相等，它们之间的库仑力大小一定相等．( √ )
[ 后思虑]
微观带电粒子之间既有库仑力又有万有引力且它们都与距离的二次方成反比，为何常常不计万有引力呢？
【提示】如氮原子中电子和原子核之间，分别求其万有引力和库仑力，39
是万有引力的10 倍，万有引力远小于库仑力，所以可以忽视不计．
但我们结果库仑力
1．库仑定律的合用条件
(1)真空中，在空气中可以为近似合用．在其余介质中不是没有库仑力，而是库仑力
Q1Q2
不满足 F 电＝ k.
r2
(2)点电荷．非点电荷间也存在库仑力，但是公式中的距离没法确立．
2．库仑定律公式的应用
(1)计算库仑力的大小：不要将表示电性的符号代入公式计算，只将电荷量的绝对值代入即可．
(2)判断库仑力的方向：由同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引进行判断．
(3)作用特色：库仑力拥有力的共性，例：两点电荷间的互相作用力也依据牛顿第三定律．
(4)单位：代入数值时，各量必然采纳国际单位．
4．关于库仑定律的公式F Q1Q2)
＝ k r2，以下说法正确的选项是 (
电
A．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F→0
B．当真空中的两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F→∞
C．当两个点电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不合用了
D．当两个电荷之间的距离r →0时，电荷不可以看作是点电
荷，库仑定律的公式就不适
用了
【解析】r →∞时，电荷可以看做点电荷，库仑定律的公式合用，由公式可知，它
们之间的静电力F→0； r →0时，电荷不可以看作点电荷，库仑定律的公式就不合用了．【答案】A
5．如图1-2- 2 所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面近来距离为
r ，带等量异种电荷，电荷量均为Q，两球间的静电力为以下选项中的哪一个()
【导学号： 181520011 】
图1-2-2
A．等于
Q2
k B．大于
Q2
k
C．小于k Q2
D．等于
k Q2 9r2r2
【解析】两球间距和球自己大小差不多，不切合简化成点电荷的条件，因为库仑定
律的公式计算仅合用于点电荷，所以不可以用该公式计
算．我们可以依据电荷间的互相作用
规律作一个定性解析．因为两带电体带等量异种电荷，电荷间互相吸引，所以电荷在导体球上的分布不平均，会向正对的一面会合，电荷间的距离就要比 3 小．由库仑定律知，
r
静电力必然大于
Q2
r 的两点上，所以静电
，电荷的吸引不会使电荷所有会合在相距为k
9r2
Q2
力也不等于
k r2 ，正确选项为
B.
【答案】
B
6. 如图
1-2- 3 所示，两个质量均为
m 的完满同样的金属球壳
a 和
b ，其壳层的厚度和
质量分布平均， 将它们固定于绝缘支座上，
两球心间的距离
l
为球半径的 3 倍．若使它们
带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为
Q ，那么关于
a 、
b 两球之间的万有引力
F 引
和库仑力
F 库 的表达式正确的选项是
(
)
【导学号：
18152012】
图 1-2-3
m2
Q2
A ． F 引 ＝ G l2 ，F 库＝ k l2
B ．
引 ≠ m2 库≠ Q2 F G l2 ， F k
l2
m2 Q2 C ． F 引 ≠ G l2 ，F 库＝ k l2 D ． F
m2
Q2
引
＝ G l2 ，F
库
≠ k l2
【解析】
固然两球心间的距离 L 只有其外半径 r 的 3 倍，但因为其壳层的厚度和质
量分布平均，两球壳可看作质量会合于球心的质点，所以，可以应用万有引力定律；而本
题中因为 a 、 b 两球壳所带异种电荷互相吸引，使它们各自的电荷分布不平均，即互相靠
近的一侧电荷分布比较密集，
又因两球心间的距离
L 只有其外半径 r
的 3 倍，不满足
L 远
大于 r
的要求，故不可以将两带电球壳看作点电荷，所以不可以应用库仑定律，
D 正确．
【答案】
D
库仑定律只合用于点电荷， 当两球间距离太小时， 不可以当点电荷办理， 只好依据互相
作用特色定性议论 .。